由于物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴電子設(shè)備的興起，制造細(xì)長(zhǎng)、輕便、可拉伸和可折疊的柔性傳感器成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的傳感器受到剛性的阻礙，導(dǎo)致其適應(yīng)性和信號(hào)傳導(dǎo)差，因而制約了其在新興領(lǐng)域的發(fā)展。相比之下，柔性傳感器與可移動(dòng)部件或任意彎曲表面能夠更好地兼容，其不僅非常適合可穿戴電子設(shè)備等領(lǐng)域，而且可以更有效地捕獲目標(biāo)分析物，產(chǎn)生更高質(zhì)量的信號(hào)。

柔性傳感器分類(lèi)按照用途分類(lèi)，柔性傳感器包括柔性壓力傳感器、柔性氣體傳感器、柔性濕度傳感器、柔性溫度傳感器、柔性應(yīng)變傳感器、柔性磁阻抗傳感器和柔性熱流量傳感器等。

按照感知機(jī)理分類(lèi)，柔性傳感器包括柔性電阻式傳感器、柔性電容式傳感器、柔性壓磁式傳感器和柔性電感式傳感器等。

常見(jiàn)柔性傳感器

1.柔性壓力傳感器

壓力傳感器在觸覺(jué)感知、指紋識(shí)別、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、人機(jī)界面、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)壓力傳感器以金屬、半導(dǎo)體、壓電晶體等為主，這些材料大多屬于剛性材料。其器件體積較大、較重，不能承受較大的形變等缺點(diǎn)阻礙了它們?cè)谌嵝匀藱C(jī)交互、便攜式檢測(cè)等場(chǎng)景下的應(yīng)用。

而柔性壓力傳感器在上述場(chǎng)景有廣泛的應(yīng)用。例如它可以用于可穿戴電子設(shè)備中，監(jiān)測(cè)人體的脈搏、心跳等生理信號(hào)。同時(shí)，它還是機(jī)器人具備觸覺(jué)感知能力的重要元件。在假肢表面貼附柔性壓力傳感器，有望使肢體殘疾人士恢復(fù)觸覺(jué)。還可以把傳感器和衣物相結(jié)合，既能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)人體的健康和運(yùn)動(dòng)信號(hào)，又簡(jiǎn)化了使用過(guò)程。

柔性壓力傳感器按照傳感原理主要分為4種：1）電容型，2）電阻型，3）壓電型，4）摩擦電型，這些傳感器通常由兩層柔性電極和中間的功能軟材料構(gòu)成。

2.柔性氣體傳感器

目前，柔性氣體傳感器不僅在監(jiān)測(cè)大氣污染物等方面有普遍的應(yīng)用，在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、日常生活等方面也有不可替代的作用。

常見(jiàn)的柔性氣體傳感器在電極表面布置對(duì)氣體敏感的薄膜材料，其基底是柔性的，具備輕便、柔韌易彎曲，可大面積制作等特點(diǎn)，薄膜材料也具備更高的敏感性和相對(duì)簡(jiǎn)便的制作工藝而備受關(guān)注。這很好地滿(mǎn)足了特殊環(huán)境下氣體傳感器的便攜、低功耗等需求，打破了以往氣體傳感器不易攜帶、測(cè)量范圍不全面、量程小、成本高等不利因素，可對(duì)NH、NO、乙醇?xì)怏w進(jìn)行簡(jiǎn)單精確的檢測(cè)，從而引起了人們的廣泛關(guān)注。

3.柔性濕度傳感器

濕度傳感器主要有電阻式、電容式兩大類(lèi)。濕敏電阻器特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸汽吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測(cè)量濕度。濕敏電容器一般是用高分子薄膜制成，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。

濕度傳感器正從簡(jiǎn)單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)的方向迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的干濕球濕度計(jì)或毛發(fā)濕度計(jì)已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代科發(fā)展的需要。柔性濕度傳感器以低成本、低能耗、易于制造和易集成到智能系統(tǒng)制造等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛研究。制作該類(lèi)柔性濕度傳感器的基底材料與其他柔性傳感器類(lèi)似，制造濕度敏感膜的方法也有很多，包括浸涂、旋轉(zhuǎn)涂料、絲網(wǎng)印刷和噴墨印刷等。

4.柔性溫度傳感器

溫度傳感是機(jī)械量傳感重要方面，生產(chǎn)生活需要柔性溫度傳感器的場(chǎng)合很多，如人體健康監(jiān)測(cè)、工作曲面場(chǎng)合、軟組織情況等，為此，柔性溫度傳感器成為各國(guó)大力發(fā)展的熱點(diǎn)。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類(lèi)。

柔性溫度傳感器保持了原有柔軟、易變形等特性，且通過(guò)監(jiān)測(cè)溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，根據(jù)不同的使用環(huán)境(如用在醫(yī)療健康監(jiān)測(cè)、運(yùn)動(dòng)、通信、航空航天、消防等不同領(lǐng)域)，將溫度傳感器與不同的柔性基底材料結(jié)合制作成的溫度傳感裝置。

小結(jié)

柔性傳感器對(duì)于諸如醫(yī)學(xué)、醫(yī)療保健、環(huán)境和生物學(xué)等領(lǐng)域的各種創(chuàng)新應(yīng)用充滿(mǎn)希望。近十年來(lái)，隨著材料、加工方法和平臺(tái)的快速發(fā)展，各種功能的柔性可拉伸傳感器的發(fā)展得到加速。然而，活性材料和柔性底物的生物相容性，提高靈活性和靈敏度，集成具有多種功能的高密度傳感器陣列等問(wèn)題，依舊是未來(lái)柔性傳感器發(fā)展的關(guān)鍵研究?jī)?nèi)容。柔性傳感器的發(fā)展是物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴電子設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，這些夢(mèng)幻感應(yīng)的應(yīng)用，將使我們更接近柔性傳感器所承諾的新的電子時(shí)代。